제 2 절 초음파 서모그래피 및 할로겐 램프 열원 적용
Fig. 4-12 Temperature result graph of the ultrasonic thermography test for bearing
초음파 가진기로 가진을 한 결과, Fig. 4-12와 같이 연마석으로 연마 한 부분 Spot1에서는 23.5℃까지 올라간 것에 비해 연마를 하지 않았던 Spot2, Spot3의 온 도 분포를 비교 분석한 결과 연마석으로 연마를 하였던 부분보다 약 2℃차이가 나 는 것을 알 수 있었고, 초음파 가진기를 가지고 미세크랙이 아닌 열전달 열분포를 볼 수 있었다.
본 실험에서 사용 중인 가진기의 출력은 400W이며, 지금 시험편 베어링보다 더 큰 베어링을 실험 할 경우 400W보다 높은 출력을 낼 수 있는 초음파 가진기로 실험을 한다면, 베어링의 마모된 부분을 적외선 열화상 카메라로 계측 할 수 있다고 예상 할 수 있다.
나. Halogen lamp를 이용한 베어링 감육결함 부분에 대한 실험
베어링은 가공 및 사용기간 중에 고온, 고압 같은 유동조건하에 항상 노출되어 있어서, 비파괴 검사를 통하여 불량베어링을 조기에 발견하고 조치함으로써 노동 력과 재료, 시간을 절약하게 되어 원가 절감효과를 가지게 되고, 내부 벽에서 두 께감수가 발생하면, 감육이 된 베어링이 파열이 되기 쉽다.(27~28)
베어링의 재사용가능 여부의 판정기준을 제시하고 시험편의 발생되는 내부박리, 표면마모, 구조손상 등을 잘 분석함으로써, 풍력발전 사고를 미리 예방을 할 수 있다고 예상된다.
본 실험에서 베어링의 내경을 연마석으로 30%, 50%정도 연마를 하여 마모상태를 계측하였으며, Vertical방법으로 실험 수행 및 분석 하였다. 사용된 시험편은 풍 력발전기에서 사용되는 베어링 재질과 같은 재질이며, 직경 150mm, 두께 35mm의 SUJ2(베어링강)를 사용하였다. Halogen lamp의 높이와 시험편의 높이를 일정하게 맞추고 적외선 열화상 카메라로 60초 동안 1초에 1프레임을 설정하여 측정하였고, 출력이 500W인 Halogen lamp 2개를 사용하였다. Fig. 4-13은 감육결함 30%, 50%의 베어링을 Halogen lamp로 측정한 실험이미지를 보여주고 있다.
(a) Wall thinning defect: 30% (b) Wall thinning defect: 50%
Fig. 4-13 Bearing test image with the halogen lamp
Fig. 4-14 Bearing temperature result graph with the halogen lamp (Wall thinning defect: 30%)
Fig. 4-15 Bearing temperature result graph with the halogen lamp (Wall thinning defect: 50%)
본 실험에서는 시험편의 정확한 온도 데이터를 얻어내기 위해 연마를 한 부분과 연마가 되어있지 않는 부분으로 나누어 3곳에 Spot을 지정하였다.
Halogen lamp를 가열하여 실험을 수행한 결과, Fig. 4-14, Fig. 4-15와 같이 연마 석으로 연마 한 부분 Spot1에서 열전도률이 60초 동안 지속적으로 온도가 상승하 는 것을 알게 되었다. 연마 30%에서는 28.2℃~30.4℃까지 올라간 것을 알 수 있었 고, 연마를 하지 않았던 Spot2, Spot3의 열전도률이 거의 차이가 없이 비슷한 온 도를 보이며, 26.6℃~28℃온도 분포로 상승하는 것을 알 수 있었다. 연마 50%에서 는 29.5℃~35.5℃까지 온도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 연마 30%와 같이 연 마를 하지 않았던 Spot2, Spot3에서는 온도 차이가 거의 없이 비슷한 온도로 상승 하는 것을 볼 수 있었다. 총 3곳의 Spot을 비교 분석한 결과 연마석으로 연마를 하지 않았던 부분보다 감육결함이 있는 부분에서는 2℃~6℃차이가 나는 것을 온도 결과 그래프를 통하여 알 수 있었다.
2. SM45C(플랜지) 재질의 열패턴 분석 및 미세크랙 검출